人教版高中物理必修2第六章 第1節(jié)
《行星的運(yùn)動(dòng)》
【教學(xué)目標(biāo)】
知識(shí)與技能：
（1）知道地心說和日心說的基本內(nèi)容。
（2）知道所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。
（3）知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等，且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無關(guān)，但與太陽的質(zhì)量有關(guān)。
（4）理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過程是漫長復(fù)雜的，真理是來之不易的。
過程與方法：
通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí)，了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解。
情感、態(tài)度與價(jià)值觀：
（1）澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)神秘模糊的認(rèn)識(shí)，掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法。
（2）感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力。
【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】
重點(diǎn)：開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
難點(diǎn)：對(duì)開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律的理解和應(yīng)用
【教學(xué)過程】
一、導(dǎo)入新課
【老師】在浩瀚的宇宙中有著無數(shù)大小不一、形態(tài)各異的天體。白天我們沐浴著太陽的光輝，夜晚，仰望蒼穹，繁星閃爍，美麗的月亮把我們帶入無限的遐想中。由這些天體所組成的宇宙始終是人們渴望了解又不斷探索的領(lǐng)域。經(jīng)成百上千年的探索，偉大的科學(xué)家們對(duì)它已經(jīng)有了一些初步的了解。本節(jié)我們就共同來學(xué)習(xí)前人所探索到的行星的運(yùn)動(dòng)情況。
二、新課教學(xué)
1、古人對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的看法及發(fā)展過程
【老師】引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第一段，投影出示以下提綱：
（1）古代人們對(duì)天體運(yùn)動(dòng)存在哪些看法?
（2）什么是“地心說”，什么是“日心說”?
（3）哪種學(xué)說占統(tǒng)治地位的時(shí)間較長?
（4）兩種學(xué)說爭論的結(jié)果是什么?
【學(xué)生】閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。
（1）在古代，人們對(duì)于天體的運(yùn)動(dòng)存在著地心說和日心說兩種對(duì)立的看法。
（2）“地心說”認(rèn)為地球是宇宙的中心，是靜止不動(dòng)的，太陽，月亮以及其他行星都繞地球運(yùn)動(dòng)；“日心說”認(rèn)為太陽是宇宙的中心，地球\，月亮以及其他行星都在繞太陽運(yùn)動(dòng)。
（3）“地心說”占領(lǐng)統(tǒng)治地位的時(shí)間較長.
（4）“日心說”與“地心說”爭論的結(jié)果是“日心說”最終戰(zhàn)勝了“地心說”.真理最終戰(zhàn)勝了謬誤。
2、開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律
【老師】引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材，投影出示以下提綱：
（1）古人認(rèn)為天體做什么運(yùn)動(dòng)?
（2）開普勒認(rèn)為行星做什么樣的運(yùn)動(dòng)?他是怎樣得出這一結(jié)論的？
【學(xué)生】閱讀課文，并從課文中找出相應(yīng)的答案。學(xué)生代表發(fā)言。
（1）古人把天體的運(yùn)動(dòng)看得十分神圣，他們認(rèn)為天體的運(yùn)動(dòng)不同于地面物體的運(yùn)動(dòng)，天體做的是最完美、最和諧的勻速圓周運(yùn)動(dòng).
（2）開普勒認(rèn)為行星做橢圓運(yùn)動(dòng)。他發(fā)現(xiàn)假設(shè)行星作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，計(jì)算所得的數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)不符，只有認(rèn)為行星作橢圓運(yùn)動(dòng)，才能解釋這一差別。
【老師】開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律哪幾個(gè)方面的描述了行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？
打開3D互動(dòng)教學(xué)視頻：《高中物理-開普勒行星運(yùn)動(dòng)第二定律》，學(xué)生通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的立體畫面的觀看，對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步提高.
視頻主要講述兩方面內(nèi)容：
（1）簡述開普勒行星運(yùn)動(dòng)第一定律
（2）詳述開普勒行星運(yùn)動(dòng)第二定律
【總結(jié)】開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律從行星運(yùn)動(dòng)軌道、行星運(yùn)動(dòng)的線速度變化、軌道與周期的關(guān)系三個(gè)方面揭示了行星運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。具體表述為：
第一定律：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓，太陽處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上。
第二定律：對(duì)任意一個(gè)行星來說，它與太陽的連線在相等時(shí)間內(nèi)掃過相等的面積。
第三定律：所有行星的軌道的半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等。即：a3/T2=k
比值k是一個(gè)與行星無關(guān)的常量。
【老師】認(rèn)真聽取學(xué)生代表發(fā)言，點(diǎn)評(píng)總結(jié)。引導(dǎo)學(xué)生深入探究：
［出示掛圖］介紹行星運(yùn)動(dòng)的掛圖，使學(xué)生對(duì)行星的運(yùn)動(dòng)有一個(gè)簡單的感性認(rèn)識(shí).
［放錄像］使學(xué)生通過對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的立體畫面的觀看，對(duì)天體運(yùn)動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步提高.
思考：比值k與行星無關(guān)，你能猜想出它可能跟誰有關(guān)嗎?
實(shí)際上，多數(shù)行星的軌道與圓十分接近，在中學(xué)階段的研究中能夠按圓處理。開普勒三定律適用于圓軌道時(shí)，應(yīng)該怎樣表述呢？
【學(xué)生】分組討論，并根據(jù)課文、掛圖及錄像所提供的線索得出答案。學(xué)生代表發(fā)言。
根據(jù)開普勒第三定律知：所有行星繞太陽運(yùn)動(dòng)半長軸的三次方跟公轉(zhuǎn)周期二次方的比值是一個(gè)常數(shù)k，可以猜想，這個(gè)“k”一定與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的物體有關(guān)。因?yàn)槌?shù)k對(duì)于所有行星都相同，而各行星是不一樣的，故跟行星無關(guān)，而在運(yùn)動(dòng)系中除了行星就是中心天體——太陽，故這一常數(shù)“k”一定與中心天體——太陽有關(guān)。
三、課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
【老師】讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
【學(xué)生】認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。
點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。
教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。
四、課堂練習(xí)
［例1］關(guān)于行星的運(yùn)動(dòng)以下說法正確的是（ ）
A．行星軌道的半長軸越長，自轉(zhuǎn)周期就越長
B．行星軌道的半長軸越長，公轉(zhuǎn)周期就越長
C．水星軌道的半長軸最短，公轉(zhuǎn)周期就最長
D．冥王星離太陽“最遠(yuǎn)”，公轉(zhuǎn)周期就最長
分析： 由開普勒第三定律a3/T2=k可知，a越大，T越大，故BD正確，C錯(cuò)誤；式中的T是公轉(zhuǎn)周期而非自轉(zhuǎn)周期，故A錯(cuò)。
答案：BD
［例2］已知木星繞太陽公轉(zhuǎn)的周期是地球繞太陽公轉(zhuǎn)周期的12倍。則木星繞太陽公轉(zhuǎn)軌道的半長軸為地球公轉(zhuǎn)軌道半長軸的（ ）倍。
思維入門指導(dǎo)： 木星和地球均為繞太陽運(yùn)行的行星，可利用開普勒第三定律直接求解。本題考查開普勒第三定律的應(yīng)用。
點(diǎn)撥：在利用開普勒第三定律解題時(shí)，應(yīng)注意它們的比值a3/T2=k中的k是一個(gè)與行星運(yùn)動(dòng)無關(guān)的常量。
五、課后作業(yè)
1、課后完成P66“問題與練習(xí)”中的問題。
2、課后閱讀教材P64“科學(xué)足跡”欄目中的閱讀材料，體會(huì)人類對(duì)行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)歷程。參考下面的幾個(gè)問題，分組討論，每個(gè)小組寫一篇讀后感。
（1）“地心說”為什么能占領(lǐng)較長的統(tǒng)治時(shí)間?
（2）俗話說“眼見為實(shí)”，這種說法是否絕對(duì)正確?試舉例。
（3）“日心說”為什么能戰(zhàn)勝“地心說”?試舉例說明。
（4）“日心說”的觀點(diǎn)是否正確?
（5）讀后有何啟發(fā)和感想？